一种对准装置，包括光源、传输光纤、整形透镜组、积分器、扩束透镜组、对准光纤、光电探测器以及信号处理系统；从光源发出的光经过传输光纤、整形透镜组，转变为平行光束，平行光束经过积分器，转变为能量平均分布的光束，扩束透镜组将光束直径改变为与对准光纤芯径相当，将光束耦合到对准光纤中，从对准光纤出射的光束照射在对准标记上，从对准标记出射的光经过光电探测器将光信号转换为电信号，经过信号处理系统计算得到对准标记的位置信息。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光刻领域，尤其涉及用于光刻设备的对准装置和对准方法。
技术介绍
现有技术中的光刻设备，主要用于集成电路IC或其他微型器件的制造。通过光刻设备，具有不同掩模图案的多层掩模在精确对准情况下依次曝光成像在涂覆有光刻胶的硅片上。目前的光刻设备大体上分为两类，一类是步进光刻设备，掩模图案一次曝光成像在硅片的一个曝光区域，随后硅片相对于掩模移动，将下一个曝光区域移动到掩模图案和投影物镜下方，再一次将掩模图案曝光在硅片的另一曝光区域，重复这一过程直到硅片上所有曝光区域都拥有相应掩模图案的像。另一类是步进扫描光刻设备，在上述过程中，掩模图案 不是一次曝光成像，而是通过投影光场的扫描移动成像。在掩模图案成像过程中，掩模与硅片同时相对于投影系统和投影光束移动，完成硅片曝光。光刻设备中关键的步骤是将掩模与硅片对准。第一层掩模图案在硅片上曝光后从设备中移走，在硅片进行相关的工艺处理后，进行第二层掩模图案的曝光，但为确保第二层掩模图案和随后掩模图案的像相对于硅片上已曝光掩模图案像的精确定位，需要将掩模和硅片进行精确对准。由于光刻技术制造的IC器件需要多次曝光在硅片中形成多层电路，为此，光刻设备中要求实现掩模和硅片的精确对准。当特征尺寸要求更小时，对对准精度的要求将变得更加严格。现有技术有两种对准方案。一种是透过镜头的TTL对准技术，激光照明掩模上的对准标记通过物镜成像于硅片平面，移动硅片台，使硅片台上的参考标记扫描对准标记所成的像，同时采样所成像的光强，探测器输出的最大光强位置即表示正确的对准位置，该对准位置为用于监测硅片台位置移动的激光干涉仪的位置测量提供了零基准。另一种是OA离轴对准技术，通过离轴对准装置测量位于硅片台上的多个对准标记以及硅片台上基准板的基准标记，实现硅片对准和硅片台对准；硅片台上参考标记与掩模对准标记对准，实现掩模对准；由此可以得到掩模和硅片的位置关系，实现掩模和硅片对准。目前，主流光刻设备大多所采用的对准方式为光栅对准。光栅对准是指照明光束照射在光栅型对准标记上发生衍射，衍射光携带有关于对准标记结构的全部信息。多级次衍射光以不同角度从相位对准光栅上散开，通过空间滤波器滤掉零级光后，采集±1级衍射光，或者随着CD要求的提高，同时采集多级衍射光(包括高级)在参考面干涉成像，利用像与相应参考光栅在一定方向扫描，经光电探测器探测和信号处理，确定对准中心位置。一种现有技术的情况(参见⑴中国专利技术专利，公开号CN1506768A，专利技术名称用于光刻系统的对准系统和方法)，荷兰ASML公司所采用的一种4f系统结构的ATHENA离轴对准系统，该对准系统在光源部分采用红光、绿光双光源照射；并采用楔块列阵或楔板组来实现对准标记多级衍射光的重叠和相干成像，并在像面上将成像空间分开；红光和绿光的对准信号通过一个偏振分束棱镜来分离；通过探测对准标记像透过参考光栅的透射光强，得到正弦输出的对准信号。该对准系统通过探测对准标记的(包括高级次衍射光在内)多级次衍射光以减小对准标记非对称变形导致的对准位置误差。具体采用楔块列阵或楔板组来实现对准标记多级衍射光的正、负级次光斑对应重叠、相干成像，同时各级衍射光光束通过楔块列阵或楔板组的偏折使得对准标记用于X方向对准的光栅各级光栅像在像面沿I方向排列成像；用于I方向对准的光栅各级光栅像在像面沿X方向排列成像，避免了对准标记各级光栅像扫描对应参考光栅时不同周期光栅像同时扫描一个参考光栅的情况，有效解决信号的串扰问题。但是，使用楔块列阵时，对折射正、负相同级次的两楔块的面型和楔角一致性要求很高；而楔板组的加工制造、装配和调整的要求也很高，具体实现起来工程难度较大，代价曰虫印贝ο 另一种现有技术的情况(参见(2)中国专利技术专利，公开号200710044152. 1，专利技术名称一种用于光刻设备的对准系统)，该对准系统采用具有粗细结合的三周期相位光栅，只利用这三个周期的一级衍射光作为对准信号，可以实现大的捕获范围的同时获得高的对准精度，只使用各周期的一级衍射光，可以获取较强的信号强度，提高系统信噪比，不需要借助楔板等调节装置来分开多路高级次衍射分量，简化光路设计和调试难度，但对准系统中对准标记在硅片和基准板上一字排开分布，降低了光源的利用率，并且这种排列方式在对准扫描中对准标记各组光栅像扫描对应参考光栅时，不同周期的光栅像同时扫描一个参考光栅的情况，会引起扫描信号的串扰问题，不利于光刻设备的对准。上述两种现有技术光路结构复杂，并且体积相对庞大，占据光刻机相当部分空间，装调难度大。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种对准装置，包括光源、传输光纤、整形透镜组、积分器、扩束透镜组、对准光纤、光电探测器以及信号处理系统；从所述光源发出的光经过所述传输光纤、所述整形透镜组，转变为平行光束，所述平行光束经过所述积分器，转变为能量平均分布的光束，所述扩束透镜组将光束直径改变为与所述对准光纤芯径相当，将光束耦合到所述对准光纤中，从所述对准光纤出射的光束照射在所述对准标记上，从所述对准标记出射的光经过所述光电探测器将光信号转换为电信号，经过所述信号处理系统计算得到对准标记的位置信息。其中，所述对准标记为透射型对准标记，在对准标记后方设置光电探测器。其中，所述对准标记为反射型对准标记，在对准光纤上设有光纤分束器，对准标记的反射光经对准光纤传输经由光纤分束器分束到探测光纤中，在探测光纤的出射端设置光电探测器。其中，该装置还具有一固定架构，用于固定对准装置中的光学组件，并提供与光刻设备的接口。其中,所述对准光纤为与对准标记的光栅分布相对应的多根光纤构成的光纤束。其中，所述光源为对硅片和石英透过，对所述对准标记材料高反射或高吸收的单色光或宽带光。其中，所述传输光纤是保偏光纤。其中，积分器为透镜阵列。其中，所述对准光纤是保偏光纤。其中，所述光纤分束器将光纤中的能量按照比例进行分束。其中，采用偏振分光棱镜代替所述光纤分束器对光束进行能量分离。其中，所述积分器对照明光束能量分布进行均匀化。其中，所述积分器由微型透镜阵列组成。其中，所述扩束透镜组对平行光束直径进行放大或缩小。其中，所述扩束透镜组由两片透镜组成。 其中，所述对准光纤接近所述对准标记的端面形状为柱透镜阵列形状。其中，所述对准光纤为光纤个数与所述对准标记光栅数目相同的光纤束；所述光纤束中光纤的芯径大小与对准标记中光栅的大小相当。其中，所述对准标记的制作材料是对所述对准光源起高反射或高吸收的材料，并被制作在硅片上和/或基准板上。其中，所述探测器阵列的阵列数目和位置与所述对准标记中的光栅个数和位置相同。其中，所述对准光纤接近对准标记的端面处安装有柱形透镜阵列。 其中，所述对准光纤为光纤个数与所述对准标记光栅数目相同的光纤束；所述光纤束中光纤的芯径大小与对准标记中光栅的大小相当。其中，所述柱形透镜阵列产生的明暗相交的光束周期与对准标记光栅周期相同。其中，所述对准标记的制作材料是对所述对准光源起高反射或高吸收的材料，并被制作在硅片上和/或基准板上。其中，所述探测器阵列的阵列数目和位置与所述对准标记中的光栅个数和位置相同。其中，所述对准光纤接近对准标记的端面处安装有微型透镜阵列。根据本专利技术的对准装置中采用光纤和微柱形透镜阵列结构，使对准装置小型化和简单化；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种对准装置，包括光源、传输光纤、整形透镜组、积分器、扩束透镜组、对准光纤、光电探测器以及信号处理系统；从所述光源发出的光经过所述传输光纤、所述整形透镜组，转变为平行光束，所述平行光束经过所述积分器，转变为能量平均分布的光束，所述扩束透镜组将光束直径改变为与所述对准光纤芯径相当，将光束耦合到所述对准光纤中，从所述对准光纤出射的光束照射在对准标记上，从所述对准标记出射的光经过所述光电探测器将光信号转换为电信号，经过所述信号处理系统计算得到所述对准标记的位置信息。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜聚有，朱婧怡，徐荣伟，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，上海微高精密机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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